Torneamento CNC 101: Informação básica que vale a pena ler para si

Na maquinagem, existem muitos processos utilizados para concluir trabalhos específicos. Cada processo tem o seu próprio conjunto de diretrizes e especificações. Neste artigo, vamos aprender sobre o torneamento CNC. Este é um processo de fabrico versátil e económico, capaz de produzir grandes quantidades de peças numa variedade de materiais diferentes.

O torneamento CNC é utilizado numa série de indústrias, para uma variedade de aplicações. Neste artigo, iremos aprofundar o que é exatamente o torneamento CNC, como funciona, as suas vantagens e desvantagens, bem como comparar o torneamento com outros processos de fabrico, como a fresagem ou a retificação.

1. O que é o torneamento CNC?

Para compreender melhor este processo, podemos dividir o termo em duas partes: 'CNC' e 'Torneamento'.

Controlo Numérico Computadorizado (CNC) refere-se a sistemas demasiado informatizados que controlam as funções e os movimentos de uma máquina. Isto é conseguido através de um programa que contém dados codificados digitalmente. Este código controla caraterísticas como movimentos de ferramentas, velocidades e avanços, profundidade de corte, bem como outras funções como ligar/desligar o fuso e aplicações de líquido de refrigeração.

O 'torneamento' é um processo de fabrico em que a matéria-prima é removida para criar a peça desejada. O termo torneamento refere-se à produção destas peças através da rotação do material em bruto a uma velocidade elevada, enquanto a ferramenta de corte é introduzida na superfície do material. O processo de torneamento reduz o diâmetro de uma peça de trabalho para uma dimensão específica e produz um acabamento suave da peça.

2. Para que é que o torneamento CNC é utilizado?

No funcionamento de uma oficina mecânica, o torneamento CNC é utilizado para fabricar predominantemente peças cilíndricas, mas também outras formas. Alguns exemplos de produtos acabados podem ser veios, tubos ocos, formas cónicas, hastes roscadas ou casquilhos. As peças torneadas têm normalmente um acabamento de superfície muito suave com uma tolerância de precisão altamente exacta. O torneamento CNC é capaz de produzir peças com uma tolerância de ± 0,0002".

3. As vantagens do torneamento CNC

De um modo geral, o processo de torneamento CNC apresenta inúmeras vantagens. Algumas das principais vantagens são a consistência, a precisão e a redundância. Outra grande vantagem é a utilização contínua, o que significa que, ao contrário do trabalho manual, a maquinaria de torneamento CNC pode trabalhar continuamente durante um período de tempo sem interrupções. Isto aumenta a produtividade e a eficiência. Uma pessoa pode também supervisionar e carregar várias máquinas, reduzindo a mão de obra necessária.

Algumas outras vantagens a considerar são:

• Qualidade consistente das peças acabadas com elevada exatidão e precisão
• Aumento da produção e redução das taxas de refugo
• Funcionamento fiável e requer um esforço humano mínimo após a instalação

4. Desvantagens do torneamento CNC

Para além das vantagens, é importante considerar alguns dos aspectos negativos do torneamento CNC. Em geral, o custo inicial de configuração é caro e requer um investimento inicial maior do que o torneamento operado manualmente.

Algumas outras desvantagens a considerar são:

• Instalação dispendiosa que exige operadores altamente qualificados.
• É necessário ter conhecimentos de programação informática para começar
• O processo de torneamento limita-se apenas a peças rotativas ou radiais
• As ferramentas de substituição podem ser dispendiosas
• Se for necessária manutenção, pode ser difícil corrigi-la imediatamente

Ao ponderar os benefícios do torneamento CNC, as vantagens superam em muito as desvantagens. É importante reconhecer tanto os prós como os contras do processo.

5. Como é que o torneamento CNC funciona?

Embora o corte em si seja bastante simples, vamos decompor toda a sequência, desde a conceção até à operação. Esta pode ser simplificada em duas partes, cada uma contendo um conjunto de passos.

Parte 1: Conceção CAD/CAM

O conjunto mais crítico é o primeiro, que consiste na utilização de software CAD para criar uma representação digital da peça desejada e do respetivo código G necessário para maquinar a peça. Isto é normalmente efectuado num software de computador como MasterCAM de AutoCAD Fusão. Os programas permitem-nos desenhar e simular o processo de torneamento e podemos visualizar desde a matéria-prima até ao produto final.

Parte 2: Processo de torneamento

Segue-se o aspeto do fabrico. Embora a maior parte desta parte seja automatizada, o operador desempenha um papel importante. Nesta parte, começamos pela configuração e carregamento da torre de ferramentas. A torre pode conter muitas ferramentas ao mesmo tempo para uma operação contínua do início ao fim. Nesta altura, podemos colocar o material em bruto na máquina. O mandril mantém o material em bruto no lugar. Antes de executar o ciclo de torneamento, deve ser efectuada a calibração de tudo. O processo de corte inicia-se, o que se designa por tempo de execução do ciclo. Por fim, segue-se o tempo de inatividade, que consiste na remoção da peça acabada e na instalação de novo material de reserva para outro ciclo.

6. Tipos de operações de torneamento CNC

O processo de torneamento é composto por muitos tipos de operações diferentes. Estas operações produzem várias formas, tais como arestas rectas, cónicas, curvas ou ranhuras na peça de trabalho. Em geral, o torneamento utiliza ferramentas de corte simples de ponta única. Cada grupo de tipo de operação tem um conjunto ótimo de ângulos de ferramentas.

De frente para

No processo de faceamento, uma ferramenta de torneamento de ponto único move-se radialmente, ao longo da extremidade da peça de trabalho, removendo uma fina camada de material para proporcionar uma superfície plana e lisa. A profundidade da face, tipicamente muito pequena, pode ser maquinada numa única passagem ou pode ser alcançada maquinando a uma menor profundidade axial de corte e fazendo várias passagens.

Torneamento cónico

Este processo é a redução gradual do diâmetro de uma parte de uma peça de trabalho para outra parte.

Torneamento de contornos

O contorno envolve o acabamento de peças com formas arredondadas, curvas ou alisadas. O contorno produz uma curva contínua de vários graus.

Formação

O processo de enformação utiliza uma ferramenta de corte rectificada com a forma ou a geometria da forma pretendida. Esta ferramenta de enformação é avançada perpendicularmente ao eixo da peça para reproduzir a sua forma na peça.

Chanfragem

Normalmente, um chanfro é um ângulo de 45 graus, que remove uma aresta afiada de 90 graus. Os chanfros são utilizados para aliviar arestas afiadas, para evitar danos na aresta da peça e, além disso, para a segurança dos manipuladores. Uma aresta chanfrada é muito mais resistente a danos do que uma aresta quadrada.

Corte

O corte refere-se à operação de cortar a peça de trabalho através da abertura de uma ranhura a todo o comprimento com uma ferramenta de corte especial.

Enfiamento

A roscagem de ponto único consiste em cortar uma ranhura helicoidal num orifício perfurado para corresponder às especificações de roscagem uniforme do parafuso.

Aborrecido

Este processo consiste em alargar ou alisar um furo existente num material em stock ou alargar um furo criado por perfuração.

Perfuração

A perfuração é utilizada para criar um furo e remover material do interior de uma peça de trabalho. Este processo utiliza brocas de perfuração especializadas que são mantidas estacionárias e a rotação do material em stock cria o furo.

Serrilha

Trata-se do corte de um padrão serrilhado na superfície de uma peça. O serrilhado pode ser utilizado para aumentar a aderência à peça de trabalho, bem como para melhorar o aspeto visual em determinadas aplicações.

7. Que materiais podem ser utilizados no torneamento CNC?

Dependendo da aplicação do seu projeto, existe uma vasta seleção de materiais que são compatíveis com o torneamento CNC. Utilizar e selecionar o material adequado às suas necessidades é fundamental para o sucesso da peça de trabalho. De seguida, apresentamos alguns dos materiais mais utilizados na indústria e também explicamos para que aplicações cada material é mais adequado.

7.1 Metais

Um dos tipos de materiais mais utilizados para o torneamento CNC são os metais. Existe uma vasta gama de metais para selecionar, cada um com as suas próprias caraterísticas e tipos de aplicação.

Alumínio

O alumínio é uma óptima opção e, devido à sua suavidade, é relativamente rápido de transformar em comparação com os metais mais duros. O alumínio é também extremamente resistente à corrosão quando exposto ao ambiente, o que leva a uma maior resistência e durabilidade. O alumínio torneado por CNC é ideal para utilização nas indústrias automóvel, aeroespacial e da saúde. Algumas aplicações específicas incluem acessórios, caixas electrónicas e dispositivos médicos.

Aço

Na maior parte dos casos, o aço é utilizado tipicamente em peças que estarão sujeitas a aplicações de elevada tensão e em peças que serão posteriormente soldadas. Algumas aplicações de circunstâncias de elevada tensão são as engrenagens e os veios. A fricção contínua exige uma durabilidade extrema.

Aço inoxidável

Uma das principais vantagens da utilização do aço inoxidável é o facto de poder ser tratado termicamente para fornecer resistência adicional e propriedades resistentes à corrosão. As aplicações potenciais deste material são vastas, desde a indústria automóvel à eletrónica de consumo. As ligas de aço inoxidável também são habitualmente utilizadas na indústria aeroespacial e no equipamento cirúrgico, onde a margem de erro é mínima.

Titânio

O titânio oferece uma resistência que o torna adequado para aplicações como implantes médicos, aeronaves e até mesmo jóias. O titânio é um material distinto devido ao seu ponto de fusão a alta temperatura, o que o torna uma escolha prática para muitas aplicações. É também considerado resistente à corrosão.

Latão

O latão é uma óptima opção para peças torneadas que se encontram frequentemente nas indústrias de canalização e de acessórios para vapor. O latão tem um baixo coeficiente de atrito e uma elevada propriedade de resistência à corrosão, o que o torna ideal e utilizado para a instalação de tubagens.

7.2 Plásticos

Para além de todos os metais acima mencionados, os plásticos desempenham um papel importante no processo de torneamento CNC. A seleção de plásticos não é tão avançada, no entanto, existem ainda muitas opções, cada uma com as suas próprias caraterísticas e tipos de aplicação. Os plásticos podem ser transformados em peças acabadas, bem como utilizados na fase de desenvolvimento e protótipo da produção.

PVC

O PVC é amplamente utilizado em quase todas as aplicações de torneamento, desde brinquedos de consumo a acessórios para água e gás. É mais económico comprar e tornear PVC, uma vez que é um material menos dispendioso e as ferramentas necessárias para tornear PVC não se desgastam tão rapidamente. O PVC apresenta propriedades altamente desejáveis, incluindo resistência a produtos químicos e à corrosão ambiental.

Nylon

Trata-se de um plástico versátil e de baixo custo que é normalmente utilizado em peças que requerem uma elevada resistência à compressão com a capacidade de serem torneadas com tolerâncias muito apertadas. Nalgumas aplicações, pode ser utilizado em vez de metal, o que permite obter peças de desgaste mais longo que requerem menos substituição. As propriedades de resistência do nylon são térmicas, químicas e à abrasão.

Fibra de vidro

Trata-se de um material plástico leve e extremamente resistente. A sua durabilidade e resistência provêm de finas fibras de vidro tecidas no material. Diferentes tipos e padrões de vidro podem proporcionar uma gama de resistência e flexibilidade no material. A sua elevada relação resistência/peso torna-o ideal para ser utilizado em peças de avião.

7.3 Madeiras

Para além dos materiais mais comuns, como o metal e os plásticos, a madeira também pode ser utilizada no processo de torneamento CNC. As madeiras maciças, como o carvalho, podem ser transformadas em corrimões para casas, bem como em postes para outras aplicações. As madeiras são maioritariamente torneadas para as indústrias do mobiliário e da habitação, onde é necessário um material esteticamente agradável.

8. Que sectores necessitam de peças de torneamento CNC?

Nos dias de hoje, o torneamento CNC encontra-se em quase todos os tipos de indústria, desde pequenas lojas a grandes empresas complexas. O torneamento CNC é utilizado no mundo profissional e encontra-se desde a indústria aeroespacial à medicina, e desde a criação de protótipos à produção. Não está limitado a nenhum sector. A maquinagem é utilizada praticamente em todo o lado, ajudando a criar peças para aeronaves e instrumentos cirúrgicos. As aplicações da maquinagem CNC podem ser categorizadas em diferentes sectores. O quadro seguinte fornece esta informação.

Aeroespacial

Os componentes metálicos para aeronaves podem ser torneados com um elevado nível de precisão, o que é fundamental para as aplicações de segurança. A gama de metais compatíveis com o torneamento CNC oferece aos engenheiros aeroespaciais opções adequadas. Alguns componentes aeroespaciais típicos fabricados são os suportes de motor, os mecanismos de fluxo de combustível e os componentes do trem de aterragem.

Automóvel

A indústria automóvel utiliza frequentemente a maquinagem, quer para a criação de protótipos, quer para a produção. O metal pode ser maquinado em blocos de cilindros, caixas de velocidades, válvulas e muitos outros componentes necessários para os veículos. Os plásticos, por outro lado, podem ser transformados em componentes como casquilhos e hastes.

Militar e Defesa

A produção de peças robustas e fiáveis é fundamental para suportar grandes quantidades de desgaste com um mínimo de manutenção. Muitas destas peças torneadas são de natureza semelhante às de outras indústrias, como a aeroespacial e a eletrónica, embora a capacidade de as Forças Armadas usinarem as suas próprias peças de substituição com especificações confidenciais seja especificamente valiosa numa indústria que exige inovação e segurança contínuas.

Bens de consumo

Na indústria eletrónica, o torneamento é utilizado para criar caixas cilíndricas de plástico, gabaritos e acessórios.

Médico

A maior parte do equipamento médico é fabricado em titânio. No sector da medicina, quase todo o equipamento é altamente especializado e fabricado com tolerâncias extremamente apertadas. Os instrumentos e ferramentas necessários aos médicos são essenciais para a realização de operações cirúrgicas e implantes.

Petróleo e gás

O sector do petróleo e do gás é outra indústria em que são necessárias pequenas tolerâncias para aplicações críticas em termos de segurança. As peças torneadas CNC para pistões, cilindros, hastes, pinos e válvulas precisos e fiáveis são essenciais para o funcionamento diário. Estas peças são muito utilizadas em condutas e refinarias. A indústria do petróleo e do gás exige frequentemente metais resistentes à corrosão.

9. Qual é a diferença entre torneamento CNC e fresagem CNC?

A maquinagem CNC é composta por alguns tipos de processos diferentes. Os dois que iremos comparar aqui são o torneamento e a fresagem. Ambos são métodos de maquinação CNC; no entanto, não são a mesma coisa. O material é removido em Fresagem CNC A fresagem utiliza uma ferramenta rotativa, enquanto o torneamento CNC utiliza uma peça rotativa para o corte. Na fresagem, a ferramenta é rodada a uma velocidade elevada, enquanto no torneamento o material em bruto é rodado a uma velocidade elevada. Na fresagem, o material em bruto permanece fixo à máquina, enquanto que no torneamento as ferramentas permanecem fixas à máquina.

As duas utilizam técnicas diferentes para criar uma peça. As máquinas de fresagem fazem peças complexas a partir de blocos de material, enquanto o torneamento é predominantemente utilizado para peças cilíndricas, como veios. Embora estas duas técnicas sejam frequentemente agrupadas sob o mesmo termo, não são a mesma coisa. Complementam-se mutuamente no processo de fabrico para produzir peças de todas as formas e tamanhos com elevada precisão. Por exemplo, o torneamento de um veio pode mais tarde requerer caraterísticas de fresagem como bolsas perfuradas ou faceamento de material plano.

10. Qual é a diferença entre torneamento e retificação CNC?

A principal diferença entre o torneamento e a retificação CNC é que a máquina utiliza uma roda de retificação rotativa para remover material da peça de trabalho. No torneamento, a ferramenta é uma ferramenta de corte com arestas vivas; no entanto, na retificação, a roda de retificação é a ferramenta real. As mós são rodadas contra a peça e o seu grão abrasivo remove o material. As máquinas de retificação são normalmente utilizadas para a maquinação fina de peças. O acabamento superficial da retificação CNC produz uma superfície polida lisa de alta qualidade. Em muitas aplicações CNC pode encontrar-se a Retificação CNC após o Torneamento CNC como processo de acabamento.

Conclusão

O tema do torneamento CNC fica assim concluído. Explorámos os principais aspectos do processo e abordámos algumas das suas vantagens e desvantagens. Também abordámos os principais tipos de operação, como o torneamento reto e o cónico. Além disso, falámos sobre os tipos de materiais comuns utilizados neste processo e as muitas indústrias que dependem fortemente do torneamento CNC.

Se procura um profissional Fornecedor de torneamento CNCA DEK é uma empresa profissional em que pode confiar!